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1[소방설비기사(기계) 필기] 22년 2회차

2MPa, 400℃의 과열 증기를 단면확대 노즐을 통하여 20kPa로 분출시킬 경우 최대 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 노즐입구에서 엔탈피는 3243.3kJ/㎏이고, 출구에서 엔탈피는 2345.8kJ/㎏이며, 입구속도는 무시한다.)

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해설

최대 속도는 약 1340 m/s이다.
단열 노즐에서 입구속도를 무시하면 에너지식  $h_1 = h_2 + \dfrac{V_2^2}{2}$  에서  $V_2 = \sqrt{2(h_1-h_2)}$  이다.
엔탈피 차  $h_1-h_2 = 3243.3-2345.8 = 897.5$  kJ/kg  $= 897\,500$  J/kg
 $V_2 = \sqrt{2 \times 897{,}500} = \sqrt{1{,}795{,}000} \approx 1340$  m/s
단위를 kJ 그대로 넣으면 1,000배 차이가 나므로 J/kg로 환산해야 한다.

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